可塑性を有する有機導電体の構築と直交経路スイッチング機能素子及び集積回路の研究

本研究では、直交する経路を持つスイッチング可能な能動素子の開発及び、分子集積回路の研究を目的とした。本研究の系は、これまでにない素子間配線や能動素子としての働きが期待でき、機能性を持つ素子間配線素子として重要なアプローチとなる。結晶直交軸方向において印加電流による構造・物性の相互変換現象が見いだされた有機導電体結晶（交差シクロファン型ドナー分子のイオンラジカル塩）について、電流印加前後の抵抗値変化のほか、電子スピン共鳴による磁気的性質の変化およびX線回折計を用いた構造の変化の検出に取り組んだ。また、この結晶が示す構造相転移について、ドナー分子の結合長の変化を解析し、それらの構造に基づく理論計算を行うことで、電荷分布の変化を明らかにし、導電特性や磁性の変化を統一的に説明することに成功した。さらに、交流インピーダンスの周波数依存性の測定を行い、分子運動のダイナミクスに依存する成分を抽出することで、相転移前後における溶媒分子やアルキル鎖の配座のパターンの変化との関係を明らかにした。一方、この結晶の構成単位であるカウンターイオンや包接溶媒を変えた複数の塩を作成し、その相転移挙動に与える影響を検討した。また高温相から低温相への相転移が、電流によって加速されるという、一見常識と反する現象を見出し、高温相から低温相への相転移速度の温度依存性の測定を通じて作成したエネルギー状態図に基づき、ジュール熱ではなく電流による電子的効果によるものと結論づけることができた。そして、分子集積回路への応用として、結晶同士を恣意的に接続させた回路やポリマー被覆ＣＮＴを用いたデバイスの開発を検討した。一つの現象に対して多角的に物性を測定・解析する研究を進めることで、物質の新たな物性・機能の発現機構の理解と操作手法の開発の経験を積み、その知見を新たな物質開発に展開することができた。

本研究では、直交する経路を持つスイッチング可能な能動素子の開発及び、分子集積回路の研究を目的とした。本研究の系は、これまでにない素子間配線や能動素子としての働きが期待でき、機能性を持つ素子間配線素子として重要なアプローチとなる。結晶直交軸方向において印加電流による構造・物性の相互変換現象が見いだされた有機導電体結晶（交差シクロファン型ドナー分子のイオンラジカル塩）について、電流印加前後の抵抗値変化のほか、電子スピン共鳴による磁気的性質の変化およびX線回折計を用いた構造の変化の検出に取り組んだ。また、この結晶が示す構造相転移について、ドナー分子の結合長の変化を解析し、それらの構造に基づく理論計算を行うことで、電荷分布の変化を明らかにし、導電特性や磁性の変化を統一的に説明することに成功した。さらに、交流インピーダンスの周波数依存性の測定を行い、分子運動のダイナミクスに依存する成分を抽出することで、相転移前後における溶媒分子やアルキル鎖の配座のパターンの変化との関係を明らかにした。一方、この結晶の構成単位であるカウンターイオンや包接溶媒を変えた複数の塩を作成し、その相転移挙動に与える影響を検討した。また高温相から低温相への相転移が、電流によって加速されるという、一見常識と反する現象を見出し、高温相から低温相への相転移速度の温度依存性の測定を通じて作成したエネルギー状態図に基づき、ジュール熱ではなく電流による電子的効果によるものと結論づけることができた。そして、分子集積回路への応用として、結晶同士を恣意的に接続させた回路やポリマー被覆ＣＮＴを用いたデバイスの開発を検討した。一つの現象に対して多角的に物性を測定・解析する研究を進めることで、物質の新たな物性・機能の発現機構の理解と操作手法の開発の経験を積み、その知見を新たな物質開発に展開することができた。